[发明专利]一种基于混沌映射参数池的WFRFT安全通信方法

摘要

一种基于混沌映射参数池的WFRFT安全通信方法：利用Tent映射的良好特性，结合Tent序列输出范围特性，其通过参数变换可以满足WFRFT调制阶数周期，为此通过Tent映射以及参数变换处理建立参数池构造函数，并生成参数池。进一步，每个参数选择周期，从参数池中顺序选择参数，以此参数作为调制阶数，将此时刻的待传输信息进行WFRFT处理。接收端则通过相同的Tent混沌方程产生实值序列，并通过参数变换处理生成与发射端相同的参数池，进而对接收信号进行WFRFT逆处理，从而恢复出传输信息。通过混沌序列形成类随机特性的调制阶数参数池，从而大大增加了非授权用户扫描难度，增加了原始信息传输的隐蔽性和安全性。

主权项

1.一种基于混沌映射参数池的WFRFT安全通信方法，其特征在于包括下列步骤：1)建立基于Tent映射的参数池构造函数；Tent序列由公式[1]的迭代方程产生，Tent映射的初值范围为[0 1),为此x_m序列值范围也为[0 1)；2)进而利用Tent映射输出序列进行参数变换处理，如公式[2]，从而使得变换后的参数y_m取值区间为[0 4),取值区间符合调制阶数的0～4周期特性；y_m＝4x_m‑1      [2]；3)随着序列位次m的增长，利用实值参数y_m形成参数池，m∈[1 N]，m的取值上限根据一个周期内调制阶数的切换次数N确定，N也等于待传输信息的分割次数，N的计算如公式[3]所示；其中，R_b为待传输信息速率，T为从参数池中顺序选择参数的周期；N＝R_b·T       [3]；4)第i个T时间，从参数池y_m中顺序选择参数y_i，利用y_i作为调制阶数，将此时刻的待传输信息进行WFRFT处理；WFRFT处理中的调制阶数即是此实值序列y_i，从而，对待传输的数据s(n)进行y_i阶WFRFT处理过程为公式[4]所示；为y_i阶WFRFT处理函数，四种状态函数：s(n)、S(n)、s(‑n)、S(‑n)是数据s(n)分别进行0、1、2、3次傅里叶变换的结果；加权系数ω_l(y_i)的定义如公式[5]所示；5)在接收端接收到的信号r(n)被定义为公式[6]，其中除传输信号外还存在噪声λ₀(n)的影响；6)将WFRFT对信号处理的过程看作是将输入信号s(n)在时频平面进行旋转，从而实现信号能量在时频重分配的过程；因此只有当接收端将通信信号以相反的方向旋转相同角度时，方可实现信号能量的聚集；而当接收端的调制阶数选取错误时，会造成信号能量的损失，从而造成接收性能的损失，降低非合作接收机的接收性能；从而，为保证逆过程的调制阶数与发射方的同步，接收端则通过相同的Tent混沌方程产生实值序列，依据公式[1]～[2]，生成相同的参数池y_m，并且每T时间从参数池中顺序选择参数，第i个T时间，选择参数y′_i；进一步利用‑y′_i作为调制阶数，对接收信号r(n)进行WFRFT处理，如公式[7]所示；7)当参数池中选择的参数顺序相同，且切换时间能够同步，则y′_i＝y_i，进而带入公式[7]，得到公式[8]；可见，此时如果噪声影响在一定程度时，可以正确接收并输出原始信息s(n)；而对于非授权接收机而言，非授权接收机接收端WFRFT逆变换的调制阶数y_Δ与发射端的调制阶数y_i不能完全相同或同步，为此，当不能完全同步时等效原始信息被进行了调制阶数为y_i‑y_Δ的WFRFT处理，从而对于非授权接收机而言无法接收正确信息s(n)；